В нашей онлайн базе уже более 10821 рефератов!

Список разделов
Самое популярное
Новое
Поиск
Заказать реферат
Добавить реферат
В избранное
Контакты
Украинские рефераты
Статьи
От партнёров
Новости
Крупнейшая коллекция рефератов
Предлагаем вам крупнейшую коллекцию из 10821 рефератов!

Вы можете воспользоваться поиском готовых работ или же получить помощь по подготовке нового реферата практически по любому предмету. Также вы можете добавить свой реферат в базу.

Арсенид индия. Свойства, применение. Особенности получения эпитаксиальных пленок

Страница 2

Методы глубокой очистки индия и мышьяка.

Для получения монокристаллов арсенида индия с высокими и стабильными электрофизическими параметрами необходимо использовать высокочистые исходные материалы.

Арсенид индия с трудом поддается очистке кристаллизационными методами в следствие высокого давления диссоциации при температуре плавления, высокой химической активности индия и мышьяка при температуре выращивания и близких к единице значений коэффициентов распределения основных примесей в исходных элементах, таких как сера, селен, цинк и др., а также из-за загрязнением кремнием из кварца при высокой температуре.

Методы глубокой очистки индия.

В индии предназначенном для синтеза полупроводниковых соединений, лимитирующими являются следующие примеси: алюминий, медь, магний, кремний, серебро, кальций, серебро и сера.

Применяемые методы очистки индия можно разделить на химические и физические. Методы первой группы - субхлоридный, экстракционный, электролитический и перекристаллизация солей из растворов. Химические методы требуют наличия сверхчистых вспомогательных материалов кислот, щелочей, органических растворителей. Методы второй группы (физические) - термообработка, ректификация, вытягивание из расплава и зонная плавка - включают воздействие на индий каких-либо вспомогательных химических реактивов.

При применении для приготовлении электролита особо чистого натрия электролитическое рафинирование индия позволяет получить индий чистотой 99,9999% (выход по току 90%).

Субхлоридный метод получения индия высокой чистоты позволяет получать индий чистотой 99,9999%.

Для успешного осуществления метода вакуумной термообработки необходимо выполнения следующих условий:

· материал контейнера должен быть достаточно чистым и не взаимодействовать с расплавленном индием;

· термообработка должна проводится в условиях высокого вакуума (10-6 мм рт.ст.) и в остаточной атмосфере, не содержащей углеводородов.

Термообработка индия проводится в интервале температур 500-900ОС. Верхний предел температурного интервала ограничивается взаимодействием расплавленного индия с кварцем и значительным увеличение упругости пара индия.

Вакуумная термообработка позволяет получить индий чистотой 99,9999%.

Зонная плавка электрически рафинированного индия позволяет осуществлять дальнейшую очистку его от примесей.

При вытягивании кристаллов индия по методу Чохральского эффективная очистка происходит при выращивании кристаллов с большими скоростями вращения затравки (60-100 об/мин) и скоростью роста 2см/ч. Чистота индия выращенного по методу Чохральского, выше 99,9999%. Применение только одного способа очистки индия может оказаться недостаточным, и возможно потребуется сочетание различных способов (физических и химических).

Методы получения мышьяка и его соединений высокой степени чистоты.

Общее содержание примесей в мышьяке используемом для синтеза арсенида индия, не должно превышать 1×10-5%, суммарное содержание селена и теллура должно быть < 1×10-6% каждого в отдельности.

Наиболее перспективными технологиями очистки мышьяка являются хлоридная и гидридная с получением промежуточных высоко чистых продуктов треххлористого мышьяка или гидрида мышьяка. Хлоридная схема получения чистого мышьяка включает:

· хлорирование металлического мышьяка хлором или взаимодействие трехокиси мышьяка с соляной кислотой;

· очистку трихлорида мышьяка ректификацией;

· восстановление очищенного трихлорида мышьяка водородом до компактного металлического мышьяка.

Перед ректификацией треххлорида мышьяка проводят сорбционную очистку.

Для получения особо чистых гидрида мышьяка и элементарного мышьяка используется гидридная схема. Гидридная технология мышьяка имеет ряд преимуществ:

· содержание мышьяка в гидриде выше, чем в любом другом соединении;

· разложение гидрида мышьяка происходит при невысоких температурах и отсутствует необходимость в восстановлении;

· гидриды имеют малую реакционную способность по отношению к конструкционным материалам при температурах синтеза и очистки.

Недостатками гидрида мышьяка являются высокая токсичность и взрывоопасность.

Гидридная технология очистки мышьяка состоит из следующих этапов:

· синтез арсенида металла II группы;

· гидролиз арсенида с получением арсина;

· очистка арсина сорбцией;

· вымораживание и ректификация;

· разложение арсина до металлического мышьяка.

Мышьяк, полученный по приведенным схемам, с успехом используется для синтеза арсенида индия. Кроме того, треххлористый мышьяк находит широкое применение для нарашивания эпитаксиальных слоев арсенида индия.

Эпитаксиальное наращивание арсенида индия из газовой фазы.

Газотранспортные процессы, в основе которых лежат обратимые химические реакции, широко применяются для получения эпитаксиальных структур полупроводниковых соединений А3В5. Основными достоинствами процесса получения эпитаксиальных слоев арсенида индия из газовой фазы в проточной системе являются:

· простота конструктивного оформления процесса;

· низкое пересыщение вещества над растущим кристаллом;

· сравнительно невысокие температуры кристаллизации, возможность предотвращения загрязнения материалом контейнера;

· возможность управления процессом роста изменением скорости потока и концентрации транспортирующего агента;

· широкие возможности легирования слоев различными примесями;

· возможность автоматизации процесса;

· осуществление непрерывного процесса;

· возможность получение многослойных структур и заданной морфологии.

Суммарные реакции, наиболее часто используемых для осаждения эпитаксиальных слоев арсенида индия и переноса компонентов, в общем виде мощно представить следующим образом:

4InГ3+As4+6H2«4InAs+12HГ; (8)

3As+2InГ3+3/2H2«3AsГ+2In+3HГ, (9)

3AsГ+2In«2InAs+AsГ3; (10)

In+As«InAs; (11)

2InAs+3Г2«InГ3+As2; (12)

2InAs+H2O«In2O+As2+H2; (13)

где Г - галоген. Арсенид индия в виде эпитаксиальных слоев получают методами транспортных реакций либо синтезом из элементов, либо пересублимацией соединения. Для переноса чаще всего используют галоиды (трихлориды элементов III и V групп, хлористый водород) и воду. Галоидные системы (хлоридные, йодидные) имеют преимущества перед системой H2O-H, поскольку хлор и йод являются нейтральными примесями для арсенида индия.

Система In-AsCl3-H2 .

Достоинствами системы можно считать:

· малое число исходных компонентов в системе;

· устранение предварительного получения InAs, используемого в качестве источника;

· возможность глубокой очистки AsCl3 ректификацией;

получение хлористого водорода и мышьяка высокой степени чистоты восстановлением AsCl3 водородом.

Схема установки для выращивания эпитаксиальных слоев арсенида индия с использованием системы In-AsCl3-H2 представлена на рис.2.

Рис. 2. Схема установки для получения эпитаксиальных пленок InAs в системе In-AsCl3-H2:

1- зона мышьяка; 2-лодочка с индием; 3-держатель с подложкой; 4-выход водорода с продуктами реакций; 5-вход чистого водорода; 6-барботер с AsCl3.

Реактор имеет три зоны нагрева, причем печь сконструирована таким образом, что источник индия можно наблюдать во время процесса.

Водород барботирует через испаритель с хлористым мышьяком при температуре 20ОС, и смесь AsCl3+H2 поступает в печь.

В зоне 1 печи протекает реакция :

2AsCl3+3H2 ® 6HCl+1/2As4. (14)

В зане 2 пары мышьяка взаимодействуют с индием. Смесь газов поступает в зону источника индия и проходят реакции:

2In+2HCl ® InCl+H2; (15)

In+As4 ® 4InAs. (16)

Взаимодействие источника индия с газовой смесью происходит до насыщения индия мышьяком. Когда индий полностью насыщается мышьяком, на поверхности расплава образуется пленка арсенида индия, при этом избыточный мышьяк поступает в реактор и конденсируется на холодных стенках реактора вне печи. В течении периода насыщения индия мышьяком подложка находится вне реактора. Продолжительность насыщения определяется количеством индия, его температурой и скоростью поступления пара мышьяка к поверхности индия. При использовании не полностью насыщенного источника индия состав газовой фазы в зоне осаждения непостоянен.

1 [2] 3 4 5

скачать реферат скачать реферат

Новинки
Интересные новости


Заказ реферата
Заказать реферат
Счетчики

Rambler's Top100

Ссылки
Все права защищены © 2005-2019 textreferat.com